227-0103-00 L | ||
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Professor(en): M. Morari |
Betreuer: A. Milias, C. Conte, G. Schildbach, M. Quack, J. Warrington, A.N. Fuchs | |
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Vorlesung: |
Link zum Kurskatalog Herbst 2013 |
Webseite: http://www.control.ethz.ch/~rs |
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Ziele: Vermittlung von fachübergreifenden Konzepten und Methoden zur mathematischen Beschreibung und Analyse von dynamischen Systemen. Konzept der Rückführung, Entwurf von Regelungen für Eingrössen- und Mehrgrössenstrecken. -------------- Objectives: Study of concepts and methods for the mathematical description and analysis of dynamical systems. The concept of feedback. Design of control systems for single input - single output and multivariable systems. |
Vorlesungslevel: D-ITET Bachelor - 5th Semester | |
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Voraussetzungen: Signal- und Systemtheorie II (Studienplan 1999), Signale und Systeme III (Studienplan 1992). (Signals and Systems III or equivalent) | ||
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Inhalt: Prozessautomatisierung. Prinzip der Regelung. Modellierung dynamischer Systeme - Beispiele. Zustandsraumdarstellung, Linearisierung, analytische/numerische Lösung. Laplace Transformation, Systemantworten für Systeme 1. und 2. Ordnung - Einfluss von zusätzlichen Nullstellen und Polen. Regelkreis-Idee der Rückführung. PID-Regler, Ziegler-Nichols Einstellung. Stabilität, Routh-Hurwitz Kriterium. Frequenzgang, Bode-Diagramm, Bodes Stabilitätskriterium, Nyquist Kriterium. Feedforward Compensation/Störgrössenaufschaltung, Kaskadenregelung. Mehrvariablensysteme (Übertragungsmatrix, Zustandsraumdarstellung), Mehrschlaufenregelung, Problem der Kopplung, Relative Gain Array, Entkoppelungskompensator. Zustandsraumdarstellung (Modalform, Regelbarkeit, control/observer canonical form), Zustandsregelung, Polvorgabe/Wahl der Pole. Beobachter, Beobachtbarkeit, Dualität, Separationsprinzip. Optimale Zustandsrückführung (LQR) sowie optimaler Beobachterentwurf (Kalman Filter). -------------- Content: Process automation, concept of control. Modelling of dynamical systems - examples. State space description, linearisation, analytical/numerical solution. Laplace transform, system response for first and second order systems - effect of additional poles and zeros. Closed loop control - idea of feedback. PID control, Ziegler - Nichols tuning. Stability, Routh-Hurwitz criteria, frequency response, Bode diagram, Bode gain/phase relationship, Nyquist criterion. Feedforward compensation, cascade control. Multivariable systems (transfer matrix, state space representation), multi-loop control, problem of coupling, Relative Gain Array, decoupling. State space representation (modal description, controllability, control canonical form, observer canonical form), state feedback, pole placement - choice of poles. Observer, observability, duality, separation principle. Optimal state feedback control (LQR) and optimal filtering (Kalman filter). http://www.control.ethz.ch/~rs |
Dokumentation: G.F. Franklin, J.D. Powell, A. Emami- Naeini. Feedback Control of Dynamic Systems. 6th edition, Pearson Higher Education, 2010. MATLAB wird zur Systemanalyse und Simulation eingesetzt. (MATLAB is used extensively for system analysis and simulation). | |
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